活用化學平衡常數 巧妙突破平衡難點

江蘇省如東高級中學(226400)

陳 艷●

活用化學平衡常數 巧妙突破平衡難點

江蘇省如東高級中學(226400)

陳 艷●

化學平衡常數是新教材增加的內容，對平衡常數的考查《2017江蘇省化學科考試說明》的要求是“理解化學平衡常數的含義，能用化學平衡常數計算反應物的轉化率”.平衡常數儼然成為高考命題熱點，每年高考均有涉及.事實上，引入平衡常數還可以在教學中通過定量計算，很好地突破化學平衡在教學上的一些難點，下面通過幾道典型例題來說明如何通過化學平衡常數巧妙突破這些難點.

一、利用化學平衡常數K判斷反應進行的程度

平衡常數K只是溫度的函數，在一定溫度下與濃度無關，因此，我們可以根據K的大小來判斷化學反應進行的程度，確定反應物轉化率的相對大小.

分析 本題考查的是N2O4轉化為NO2的可逆反應的平衡體系，恒溫、恒容下向其中分別充入NO2和N2O4時，反應進行程度的判斷.用“虛擬容器法”可以解決問題，但學生很難理解，若用平衡常數K來判斷就容易理解得多.原平衡：K=c2(NO2)/c(N2O4)，則c(NO2)/c(N2O4)=K/c(NO2)，由于溫度不變平衡常數不變，無論充NO2氣體還是N2O4氣體時，c(NO2)均增大，K/c(NO2)減小，即c(NO2)/c(N2O4)減小，所以均減小.答案:減小、減小

二、利用化學平衡常數K判斷平衡移動方向

A．均減半 B．均加倍

C．均增加1mol D．均減少1mol

分析 溫度不變，平衡常數為定值.設容器體積為V，K=(4/V)2÷[(4/V)2·2/V]=V/2，對A．Qc=(2/V)2÷[(2/V)2·1/V]=V>V/2，Qc>K，平衡向逆反應方向移動，對B．Qc=(8/V)2÷[(8/V)2·4/V]=V/4V/2，Qc>K，平衡向逆反應方向移動.

答案:見解析.

A．均減半 B．均加倍 C．均增加1mol D．均減少1mol

分析 注意該題與上述例2的不同之處在于改變了一個外界條件，將容積不變改為容積可變，如果用平衡常數來說明更為方便.設容器體積為V，K=V/2，在容積可變的情況下，如果均減半或均加倍，各物質的濃度不變，K不變，平衡不移動.如果均加1mol，設容積為V′，根據阿伏伽德羅定律及其推論，V′=1.3V，則Qc=(5/V′)2÷[(5/V′)2·3/V′]=1/3V′,則Qc=1/3V′=1.3V/3<1/2V=K，故平衡向正反應方向移動.減少1mol與此類似，只不過移動方向相反.答案:C

三、利用化學平衡常數K解釋壓強改變對化學平衡的影響

勒夏特列原理指出：“如果改變影響平衡的條件之一(溫度、濃度、壓強)，平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動”.在平時的教學中，學生很難理解“減弱”這兩個字的含義，教師更多地類比物理教學中的“楞次定律”，但收效甚微，借助化學平衡常數K可以幫助學生來理解壓強改變對化學平衡的影響.

(1) 當活塞迅速向里推時，氣體的顏色先變____，后變____； ____得比原來____.(填“深”、“淺”)

(2) 當活塞迅速向外拉時，氣體的顏色先變____，后變____； ____得比原來____.(填“深”、“淺”)

分析 假設某溫度時到達平衡時，平衡體系中NO2、N2O4濃度均為1mol/L，根據平衡常數的表達式甲酸可知K=1.在某一時刻，迅速壓縮注射器的活塞至體積為原來的1/2，此時NO2、N2O4物質的量濃度瞬時變為原來的2倍，即2mol/L，再運用“三段式”和平衡常數計算出新平衡時NO2、N2O4的濃度.具體計算如下：假設到達新平衡過程中NO2物質的量濃度變化了2xmol/L.根據平衡常數K=c(N2O4)/c2(NO2)，可得(2+x)/(2-2x)2=1，通過計算可知x=0.25，即達到新平衡時NO2的濃度為(2-2x)mol/L即1.5mol/L.NO2的濃度變化如下圖所示.NO2的濃度由1mol/L到2mol/L再到1.5mol/L，很好地說明了顏色變化的過程.

答案:(1)深 淺 淺 深 (2) 淺 深 深 淺

G632

B

1008-0333(2017)07-0084-01